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如果蚊子“看不见”我

2021-02-23溟桥

知识窗 2021年1期
关键词:防蚊薄纱棉布

溟桥

为了摆脱被蚊子叮咬的困扰,人类做了很多努力,但是这些方法的效果都有限,因为蚊子“看得见”我们,被它盯上后,简直是无孔不入。那么换一种思路,如果蚊子“看不见”我们呢,不就可以从根源上杜绝蚊子的侵害了?

看似是异想天开的脑回路,科学家还真的有办法把它从理论变成现实。2020年8月26日,《国家科学院院刊》发布了一项新的防蚊成果,这是用一种肉眼不可见的石墨烯防蚊薄膜制成了“防蚊隐形衣”,让人類对蚊子“不可见”,大大提高了防蚊效果。

说到防蚊,让我们首先了解一下蚊子咬人的机理。

雌蚊怀孕后,需要吸食人血来补充蛋白质,但是蚊子并不是以视觉寻找食物的,它们主要靠嗅觉。蚊子的下颚须上有十分灵敏的二氧化碳感受器,这个感受器可以感受到低至0.05%的二氧化碳浓度波动。人类呼出的气体中有4%是二氧化碳,因此蚊子可以轻易地在数十米外感知人类的存在,在接近人类1米至2米后,蚊子主要是根据人类汗液中的乳酸、氨、辛烯醇、丙酮和二甲基二硫醚产生的气味选择吸血目标。

而“防蚊隐形衣”就是为了让蚊子对人类“视而不见”。这是一种基于石墨烯的创新薄膜,石墨烯是一种紧密的蜂窝状碳原子晶格结构,比钻石更硬,比铜更导电,其韧性远高于橡胶,强度甚至是目前最好的钢铁的一百多倍。

石墨烯是单层原子构成,厚度在0.335纳米左右。0.335纳米有多薄?用形象的比喻来说,我们头发的直径是石墨烯厚度的20万倍,因此石墨烯被科学家定义为二维材料。简单的理解就是,我们完全可以忽略石墨烯的厚度,所以石墨烯这种材料制成的衣物绝对可以满足我们对轻薄的需求。

那么,石墨烯如何让蚊子变成嗅觉“瞎子”呢?

为了测试石墨烯薄膜的防蚊效果,布朗大学的研究人员招募了一批参与试验的志愿者,将他们的手臂放置在充满蚊子的围场里,这样蚊子就可以有一小块皮肤来叮咬。比较了参与者裸露的皮肤上、覆盖着薄纱棉布的皮肤上、用石墨烯薄膜覆盖的薄纱棉布的皮肤上被咬的次数,结果发现,使用了石墨烯薄膜的参与者完全没有被蚊子叮咬,而赤裸的皮肤和只覆盖着薄纱棉布的皮肤则很容易被蚊子叮咬。

研究人员还对石墨烯进行了薄膜渗透测试,实验证明干燥状态下的石墨烯薄膜可以干扰蚊子感知皮肤和汗液的能力,使得蚊子落在石墨烯薄膜上的频率比落在裸露皮肤上的频率低得多。因此,石墨烯薄膜起到了化学屏障的作用——蚊子失去了感知人类皮肤的能力,“看不见”人类,从而达到了“防蚊隐身衣”的效果。

这个研究成果对某些特殊领域的意义比较大。比如,中国新疆的北湾地带额尔齐斯河,被称为“世界四大蚊虫王国”之一,每立方米蚊子的数量高达1700只。这里的解放军官兵每次巡逻时都要穿上厚厚的防护服,喷上大量的驱蚊剂,仍不堪其扰。警犬更是容易在巡逻中发生面罩脱落的情况,导致10只警犬牺牲。而“防蚊隐形衣”的出现,为巡逻官兵提供了一个强有力的“金钟罩”,可以让他们免受蚊子的侵害。

希望这项技术可以尽快进行实际应用评估,给需要的行业带去革命性的变革,这不就是我们探秘未知的意义所在吗?让我们用异想天开的想法另辟蹊径地解决一些棘手的问题,创造出更多的可能。

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